遺傳算法及其在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用研究.pdf

1、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是一種較好的大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)形式,廣泛地應(yīng)用于影劇院、體育館、飛機(jī)庫(kù)、加油站、工業(yè)廠房等建筑。其具有空間受力、節(jié)省鋼材、空間剛度大、工業(yè)化程度高、建筑造型美觀等優(yōu)點(diǎn)。遺傳算法是一種模擬生物進(jìn)化理論的仿生學(xué)算法。相比傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,遺傳算法在處理非線性、非連續(xù)性等優(yōu)化問(wèn)題方面具有很強(qiáng)的自適應(yīng)性、全局最優(yōu)性及隱含并行性,因此在函數(shù)優(yōu)化、人工智能、工程技術(shù)、圖像識(shí)別等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。鑒于網(wǎng)架的廣泛適用性和遺傳算法的優(yōu)越性,本文

2、采用遺傳算法對(duì)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究,以期節(jié)省網(wǎng)架材料、降低工程造價(jià)。本文的研究工作主要如下：(1)本文對(duì)遺傳算法結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的基本特點(diǎn)、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、基本思路、實(shí)現(xiàn)方法等進(jìn)行了研究。參照網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范,以網(wǎng)架結(jié)構(gòu)自重最輕為目標(biāo)函數(shù),以強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定以及幾何尺寸等為約束條件,建立了適用于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)截面優(yōu)化設(shè)計(jì)的合理數(shù)學(xué)模型。(2)結(jié)合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)空間有限元原理和遺傳算法,用FORTRAN語(yǔ)言編寫了相應(yīng)的計(jì)算程序,實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的

3、靜力自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)比較計(jì)算實(shí)例與離散變量?jī)?yōu)化方法的結(jié)果,驗(yàn)證了遺傳算法的合理性和計(jì)算程序的準(zhǔn)確性。(3)以某工程為背景,結(jié)合網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相應(yīng)規(guī)范規(guī)程,利用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件3D3S,綜合考慮結(jié)構(gòu)在恒活載、風(fēng)荷載、溫度荷載、地震荷載的組合作用下,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了內(nèi)力分析和位移驗(yàn)算,繪制了相應(yīng)的施工圖。然后,利用有限元分析軟件MIDAS/GEN重新計(jì)算分析了該網(wǎng)架模型。最后,利用有限元軟件MIDAS/GEN,基于滿應(yīng)力準(zhǔn)則,定義了多組網(wǎng)架桿件截面